银行家算法源代码_银行家算法程序资源-CSDN文库

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5星 · 超过95%的资源需积分: 3 112 浏览量 2008-06-16 15:04:23 上传评论收藏 239KB RAR 举报

《银行家算法与C++实现详解》银行家算法是一种著名的资源分配和死锁预防算法，由艾兹格·迪杰斯特拉在1965年提出，主要用于解决多道程序设计系统中的安全性问题。该算法的核心思想是通过预分配和动态调整资源，确保系统在任何时候都不会进入无法满足所有进程需求的不安全状态，从而避免死锁的发生。 1. **银行家算法原理** - 系统拥有的资源总量：系统中每种资源都有一个最大量，类似于银行的总贷款额度。 - 进程的最大需求：每个进程在执行过程中对资源的最大需求，相当于贷款需求。 - 进程的当前需求：每个进程在某一时刻实际需要的资源数量，对应于当前的贷款。 - 已分配的资源：系统已经分配给进程但尚未归还的资源，类比于已发放的贷款。 - 安全序列：如果存在一种方式，使得每个进程依次完成其工作，且不违反资源分配规则，那么这样的序列就是安全序列。 2. **C++实现细节** - 在C++中，可以使用结构体来表示进程、资源和系统状态，如`struct Process`、`struct Resource`和`struct SystemState`。 - 使用二维数组存储每个进程的最大需求、当前需求和已分配资源。 - 定义函数`isSafe()`来检查是否存在安全序列。这通常涉及遍历所有可能的进程顺序，通过模拟分配和释放资源，寻找是否存在一种分配方式使得所有进程都能顺利完成。 - `allocate()`函数负责资源的分配，`release()`函数负责资源的释放，这两个函数都需要考虑资源分配的合理性，防止进入不安全状态。 3. **C++代码示例** - 在C++中，可以使用STL库，如`vector`来存储进程和资源信息，使用`for`循环和条件判断来实现算法逻辑。 - 示例代码可能会包含如下的关键部分： ```cpp struct Process { int pid; // 进程ID vector<int> max的需求; // 最大需求 vector<int> need; // 当前需求 vector<int> alloc; // 已分配资源 }; bool isSafe(vector<Process>& processes, vector<int>& available) { // 实现安全序列检查的逻辑 } void allocate(vector<Process>& processes, vector<int>& available) { // 实现资源分配逻辑 } void release(vector<Process>& processes, vector<int>& available, int pid) { // 实现资源释放逻辑 } ``` 4. **注意事项** - 在实际实现时，需要注意边界条件和错误处理，比如进程ID的有效性、资源分配的合理性等。 - 死锁预防并不意味着死锁消除，银行家算法只能保证系统不会陷入死锁，但不能处理已经发生的死锁。 - 在实际应用中，银行家算法往往需要结合其他策略，如资源预留、超时机制等，以提高系统的整体效率和安全性。 5. **优化与扩展** - 可以考虑将银行家算法应用于更复杂的资源调度场景，如分布式系统、云计算平台等。 - 结合多线程或并发编程，以提高算法的执行效率。 - 为算法添加可视化界面，便于用户理解和调试。总结，银行家算法通过预分配和动态调整策略，为系统提供了避免死锁的可能性。C++作为一种强大的系统编程语言，是实现银行家算法的理想选择。通过理解算法原理，掌握C++的实现细节，并注意相关优化与扩展，我们可以创建一个高效且安全的资源管理系统。

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#include "string.h" #include "iostream.h" #define M 5 //总进程数 #define N 3 //总资源数 #define FALSE 0 #define TRUE 1 int MAX[M][N]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};//M个进程对N类资源最大资源需求量 int AVAILABLE[N]={3,3,2}; //系统可用资源数 int ALLOCATION[M][N]={{0,1,0},{2,0,0},{3,0,2},{2,1,1},{0,0,2}};//M个进程已经得到N类资源的资源量 int NEED[M][N]={{7,4,3},{1,2,2},{6,0,0},{0,1,1},{4,3,1}};;//M个进程还需要N类资源的资源量 int Request[N]={0,0,0}; void main() { int i=-1,j=0; char flag='Y'; void showdata(); //定义显示函数 void changdata(int); //定义分配资源后修改资源数的函数 void rstordata(int); //定义重置系统资源函数 int chkerr(int); //定义安全性检查过程 showdata(); //显示初始资源状态 /*--------------------输入选择部分-------------------------------*/ while(flag=='Y'||flag=='y') { i=-1; while(i<0||i>=M) { cout<<"请输入需申请资源的进程号（0---"<<M-1<<"，否则重输入!）:"; cin>>i; if(i<0||i>=M)cout<<" 输入的进程号不存在，重新输入!"<<endl; } cout<<" 请输入进程"<<i<<"申请的资源数"<<endl; for (j=0;j<N;j++) { cout<<" 资源"<<j<<": "; cin>>Request[j]; if(Request[j]>NEED[i][j]) { cout<<" 进程"<<i<<"申请的资源数大于进程"<<i<<"还需要"<<j<<"类资源的资源量!"; cout<<"申请不合理，出错!请重新选择!"<<endl<<endl; flag='N'; break; } else { if(Request[j]>AVAILABLE[j]) { cout<<" 进程"<<i<<"申请的资源数大于系统可用"<<j<<"类资源的资源量!"; cout<<"申请不合理，出错!请重新选择!"<<endl<<endl; flag='N'; break; }//end if }//end for }//end while if(flag=='Y'||flag=='y') { if(chkerr(i)) { cout<<endl; cout<<" 系统不安全!!! 本次资源申请不成功!!!"<<endl; cout<<endl; // rstordata(i); showdata(); } else { cout<<" 经安全性检查，系统安全，本次分配成功。"<<endl; cout<<endl; changdata(i); showdata(); } } else showdata(); cout<<endl; cout<<" 是否继续银行家算法演示,按'Y'或'y'键继续,按'N'或'n'键退出演示: "; cin>>flag; } } /*-------------显示进程及系统资源状况------------------*/ void showdata() { int i,j; cout<<"系统可用的资源数:"<<endl; for (j=0;j<N;j++)cout<<"资源"<<j<<": "<<AVAILABLE[j]; cout<<endl; cout<<endl; cout<<"各进程资源的最大需求量:"<<endl; for (i=0;i<M;i++) { cout<<"进程"<<i<<":"; for (j=0;j<N;j++)cout<<" 资源"<<j<<": "<<MAX[i][j]; cout<<endl; } cout<<endl; cout<<"各进程还需要的资源量:"<<endl; for (i=0;i<M;i++) { cout<<"进程"<<i<<":"; for (j=0;j<N;j++) cout<<" 资源"<<j<<": "<<NEED[i][j]; cout<<endl; } cout<<endl; cout<<"各进程已经得到的资源量: "<<endl; for (i=0;i<M;i++) { cout<<"进程"<<i<<":"; for (j=0;j<N;j++)cout<<" 资源"<<j<<": "<<ALLOCATION[i][j]; cout<<endl; } cout<<endl; }; /*-----------系统给进程分配资源后修改对应数据-------------*/ void changdata(int k) { int j; for (j=0;j<N;j++) { AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]-Request[j]; ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]+Request[j]; NEED[k][j]=NEED[k][j]-Request[j]; } }; /*------------恢复系统资源原状（当系统不安全是需要重置已分配的资源）----------*/ void rstordata(int k) { int j; for (j=0;j<N;j++) { AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]+Request[j]; ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]-Request[j]; NEED[k][j]=NEED[k][j]+Request[j]; } }; /*------------------安全性检查-------------*/ int chkerr(int s) //安全序列检查 { int WORK[N],FINISH[M],temp[M]; int i,j,k=0; for(i=0;i<M;i++)FINISH[i]=FALSE; //把每个进程的FINISH[I]初始化为FALSE。 for(i=0;i<M;i++) { for(j=0;j<N;j++) { WORK[j]=AVAILABLE[j];//把工作向量WORK=系统资源数，每个循环里都一样 i=s; while(i<M) { if (FINISH[i]==FALSE&&NEED[i][j]<=WORK[j]) // 从进程集合中找到一个满足 { //FINISH[i]==FALSE和NEED[i][j]<=WORK WORK[j]=WORK[j]+ALLOCATION[i][j]; FINISH[i]=TRUE; temp[k]=i; k++; i=0; } else i++; } } for(i=0;i<M;i++) if(FINISH[i]==FALSE) { cout<<endl; cout<<" 系统不安全!!! 本次资源申请不成功!!!"<<endl; cout<<endl; return 1; } } cout<<endl; cout<<" 经安全性检查，系统安全，本次分配成功。"<<endl; cout<<endl; cout<<" 本次安全序列："; for(i=0;i<M;i++)cout<<"进程"<<temp[i]<<"->"; cout<<endl<<endl;; return 0; };